使用Gnu gprof进行Linux平台下的程序分析

O.S使用Gnu gprof进行Linux平台下的程序分析

Gprof简介:
Gprof功能：打印出程序运行中各个函数消耗的时间，可以帮助程序员找出众多函数中耗时最多的函数。产生程序运行时候的函数调用关系，包括调用次数，可以帮助程序员分析程序的运行流程。

有了函数的调用关系，这会让开发人员大大提高工作效率，不用费心地去一点点找出程序的运行流程，这对小程序来说可能效果不是很明显，但对于有几万，几十万代码量的工程来说，效率是毋庸置疑的！而且这个功能对于维护旧代码或者是分析Open Source来说那是相当诱人的，有了调用图，对程序的运行框架也就有了一个大体了解，知道了程序的“骨架“，分析它也就不会再那么茫然，尤其是对自己不熟悉的代码和Open Source。费话不多说了，让我们开始我们的分析之旅吧！

Gprof实现原理：
通过在编译和链接你的程序的时候（使用-pg编译和链接选项），gcc在你应用程序的每个函数中都加入了一个名为mcount ( or “_mcount” , or “__mcount” ,依赖于编译器或操作系统)的函数，也就是说你的应用程序里的每一个函数都会调用mcount,而mcount会在内存中保存一张函数调用图，并通过函数调用堆栈的形式查找子函数和父函数的地址。这张调用图也保存了所有与函数相关的调用时间、调用次数等等的所有信息。

Gprof基本用法：
1．使用-pg编译和链接你的应用程序。
2．执行你的应用程序使之生成供gprof分析的数据。
3．使用gprof程序分析你的应用程序生成的数据。

Gprof简单使用：
让我们简单的举个例子来看看Gprof是如何使用的。
1．打开linux终端。新建一个test.c文件，并生用-pg编译和链接该文件。

test.c文件内容如下：
引文:

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"

void a(){
printf("/t/t+---call a() function/n");
}

void c(){
printf("/t/t+---call c() function/n");
}

int b() {
printf("/t+--- call b() function/n");
a();
c();
return 0;
}

int main(){
printf(" main() function()/n");
b();
}

命令行里面输入下面命令，没加-c选项，gcc会默认进行编译并链接生成a.out:
引文:

[linux /home/test]$gcc -pg test.c

如果没有编译错误，gcc会在当前目录下生成一个a.out文件，当然你也可以使用–o选项给生成的文件起一个别的名字，像gcc –pg test.c –o test ,则gcc会生成一个名为test的可执行文件,在命令行下输入[linux /home/test]$./test,就可以执行该程序了，记住一定要加上./否则程序看上去可能是执行，可是什么输出都没有。

2．执行你的应用程序使之生成供gprof分析的数据。命令行里面输入:
引文:

[linux /home/test]$a.out
main() function()
+--- call b() function
+---call a() function
+---call c() function
[linux /home/test]$

你会在当前目录下看到一个gmon.out文件，这个文件就是供gprof分析使用的。

3．使用gprof程序分析你的应用程序生成的数据。
命令行里面输入:
引文:

[linux /home/test]$gprof -b a.out gmon.out | less

由于gprof输出的信息比较多，这里使用了less命令，该命令可以让我们通过上下方向键查看gprof产生的输出，|表示gprof -b a.out gmon.out的输出作为less的输入。下面是我从gprof输出中摘抄出的与我们有关的一些详细信息。
引文:

Flat profile:

Each sample counts as 0.01 seconds.
no time accumulated

% cumulative self self total
time seconds seconds calls Ts/call Ts/call name
0.00 0.00 0.00 1 0.00 0.00 a
0.00 0.00 0.00 1 0.00 0.00 b
0.00 0.00 0.00 1 0.00 0.00 c

Call graph

granularity: each sample hit covers 4 byte(s) no time propagated

index % time self children called name
0.00 0.00 1/1 b [2]
[1] 0.0 0.00 0.00 1 a [1]
-----------------------------------------------
0.00 0.00 1/1 main [10]
[2] 0.0 0.00 0.00 1 b [2]
0.00 0.00 1/1 c [3]
0.00 0.00 1/1 a [1]
-----------------------------------------------
0.00 0.00 1/1 b [2]
[3] 0.0 0.00 0.00 1 c [3]
-----------------------------------------------

Index by function name

[1] a [2] b [3] c

从上面的输出我们能明显的看出来，main调用了b函数，而b函数分别调用了a和c函数。由于我们的函数只是简单的输出了一个字串，故每个函数的消耗时间都是0秒。

使用gprof分析程序

gprof介绍
gprof是一个GNU profiler工具。可以显示程序运行的“flat profile”，包括每个函数的调用次数，每个函数消耗的处理器时间，也可以显示“调用图”，包括函数的调用关系，每个函数调用花费了多少时间。还可以显示“注释的源代码”－－是程序源代码的一个复本，标记有程序中每行代码的执行次数。

基本用法：
1．使用-pg选项编译和链接你的应用程序。
2． 执行你的应用程序，使之运行完成后生成供gprof分析的数据文件（默认是gmon.out）。
3． 使用gprof程序分析你的应用程序生成的数据，例如：gporf a.out gmon.out。

gprof实现原理：
gprof并不神奇，在编译和链接程序的时候（使用-pg编译和链接选项），gcc在你应用程序的每个函数中都加入了一个名为mcount（or“_mcount”, or“__mcount”）的函数，也就是说-pg编译的应用程序里的每一个函数都会调用mcount,而mcount会在内存中保存一张函数调用图，并通过函数调用堆栈的形式查找子函数和父函数的地址。这张调用图也保存了所有与函数相关的调用时间，调用次数等等的所有信息。

常用的gprof命令选项：
-b不再输出统计图表中每个字段的详细描述。
-p只输出函数的调用图（Call graph的那部分信息）。
-q只输出函数的时间消耗列表。
-e Name不再输出函数Name及其子函数的调用图（除非它们有未被限制的其它父函数）。可以给定多个-e标志。一个-e标志只能指定一个函数。
-E Name不再输出函数Name及其子函数的调用图，此标志类似于-e标志，但它在总时间和百分比时间的计算中排除了由函数Name及其子函数所用的时间。
-f Name输出函数Name及其子函数的调用图。可以指定多个-f标志。一个-f标志只能指定一个函数。
-F Name输出函数Name及其子函数的调用图，它类似于-f标志，但它在总时间和百分比时间计算中仅使用所打印的例程的时间。可以指定多个-F标志。一个-F标志只能指定一个函数。-F标志覆盖-E标志。
-z显示使用次数为零的例程（按照调用计数和累积时间计算）。

使用注意：
1）一般gprof只能查看用户函数信息。如果想查看库函数的信息，需要在编译是再加入“-lc_p

1 下载

http://code.google.com/p/jrfonseca/wiki/Gprof2Dot

http://jrfonseca.googlecode.com/svn/trunk/gprof2dot/gprof2dot.py下载gprof2dot.py

http://www.graphviz.org/Download_source.php下载源代码graphviz-2.18.tar.gz

2 环境

[admin@b2bsearch80 bin]$ python-V

Python2.3.4

[admin@b2bsearch80 bin]$gcc-v

Reading specs from /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/3.4.6/specs

Configured with: ../configure --prefix=/usr --mandir=/usr/share/man --infodir=/usr/share/info --enable-shared --enable-threads=posix --disable-checking --with-system-zlib --enable-__cxa_atexit --disable-libunwind-exceptions --enable-java-awt=gtk --host=i386-redhat-linux

Thread model: posix

gcc version 3.4.6 20060404 (Red Hat3.4.6-3)

[admin@b2bsearch80 bin]$ uname -a

Linuxb2bsearch802.6.9-42.ELsmp #1 SMP Wed Jul 12 23:27:17 EDT 2006 i686 i686 i386 GNU/Linux

3 安装

Chmod744 gprof2dot.py

Tar-zxvfgraphviz-2.18.tar.gz

./configure

make

su-

make install

4 编译代码

gcc -pg-g-ouniqueCoreDumpuniqueCoreDump.c

5 执行代码生成gmon.out

执行命令产生gmon.out文件

./uniqueCoreDump

ll gmon.out

如果gprof./uniqueCoreDump有：

gmon.out file is missing call-graph data

则表示没有正确的编译选项或者只有一个main函数

6 生成图片

gprof./uniqueCoreDump| ./gprof2dot.py -n0 -e0 | dot -Tpng -o output.png

sz output.png